CÔNG NGHỆ THỰC vật xử lý môi TRƯỜNG

Phyto : thực vậtRemediation : phục hồi.Thuật ngữ này ra đời vào khoảng năm 1991 để chỉ công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm (có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm như nước , đất. Chủ yếu dựa vào các quá trình sinh lý của thực vật.

Người thực hiện:Trần Thị Huệ

DIM Group

CÔNG NGHỆ THỰC VẬT

XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

(PHYTOREMEDIATION)

I Đặt vấn đề

II Khái niệm phytoremediation

Phyto : thực vật

Remediation : phục hồi

Thuật ngữ này ra đời vào khoảng năm 1991 để chỉ công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm (có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm như nước , đất Chủ yếu dựa vào các quá trình sinh lý của thực vật

Cây dương lai

Thành phố Montgomery, Alabama

-III Một số công nghệ của phương pháp phytoremediation

Công

nghệ Chuyển dạng chất ô

nhiễm (Phytotrans formation)

Xử lý bằng vùng rễ (Rhizodegra dation)

Cố định chất ô nhiễm (Phytosta bilization )

Phytoex traction Rhizofiltr ation Bay hơi qua lá cây

(Phytovol atilization )

Môi

trường

xử lý

Nước ngầm, nước thải, đất bị ô nhiễm

Hchc có khả năng phân hủy sinh học (TPH,

BTEX)

Kim loại nặng Kim loại nặng Kim loại nặng Hchc kỵ nước , bay

Cây có rễ sợi, cây có khả năng sản xuất Phenol

Thực vật

ưa nước,

cỏ rễ sợi

Hướng dương, thơm ổi

Nhóm thực vật thủy sinh

Thực vật ngập nước

IV Ứng dụng của phytoremediation đối với tác nhân gây ô nhiễm là hợp chất hữu cơ

* Chất gây ô nhiễm hữu cơ khá phổ biến trong môi

trường ,tồn tại ở các dạng hạt, màng bao, dạng hạt liên kết với các chất khác.

* Đối với dạng ô nhiễm này ta có thể áp dụng các công nghệ Phytotransformation, Phytovolatilization,

Rhizodegradation.

Công nghệ chuyển dạng chất ô nhiễm (Phytotransformation)

* Phytotransformation (Phytodegradation): được hiểu là quá trình hấp thụ, tích luỹ và vận chuyển các hợp chất độc có nguồn gốc hữu cơ từ đất, nước, không khí bằng thực vật

• Phụ thuộc : tính chất đất, điều kiện khí hậu, dạng chất cần xử lý, bản chất của từng cây

• Những chất sau khi bị phân hủy lại đóng vai trò là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây Những chất ô nhiễm sau khi bị cây hấp thụ chúng bị biến đổi phụ thuộc vào bản chất của chất đó Khi đó

có những chất sẽ được cây giữ lại trong cấu trúc của tế bào hoặc trở thành nguyên liệu trong quá trình trao đổi chất và sản phẩm cuối cùng của nó là khí CO2 và H2O.

Enzym trong rễ cây phá vỡ chất gây ô nhiễm hữu cơ.

Công nghệ bay hơi qua lá cây (phytovolatilization)

• Phytovolatilization: Đây được hiểu là biện pháp sử

dụng thực vật để hút các chất ô nhiễm Sau đó

những chất ô nhiễm này sẽ được biến đổi và chuyển

vào trong thân sau đó lên lá và cuối cùng chúng

được bài tiết ra ngoài qua lỗ khí khổng cùng với quá

trình thoát hơi nước của cây

• Các chất ô nhiễm này có thể được biến đổi trước khi

đi vào cây do tác dụng của enzym giúp cho cây hút

chúng nhanh hơn, hoặc một số chất khi đi vào trong

cây mới bị biến đổi.

Trong một số trường hợp thực vật ở vùng nhiệt đới hoặc có điều kiện sống gần giống vùng nhiệt đới các chất ô nhiễm này có thể bị bài tiết ra dưới dạng dịch Giống như cơ chế giảm bớt hàm lượng muối ở cây có khả năng chịu mặn

Công nghệ xử lý bằng vùng rễ (Rhizodegradation)

• Rhizodegradation: Là quá trình phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ trong

đất thông qua hoạt động của vi sinh vật.

• Ở những vùng rễ của các loài cây ứng dụng biện pháp này thường có

số lượng vi sinh vật rất lớn Nguyên nhân là do những loài cây này có

thể tiết ra những hợp chất hữu cơ như đường, amino acids, acid hữu

cơ, acid béo, sterols, nucleotides, enzyme và các hợp chất khác,

những hợp chất hữu cơ này sẽ trở thành nguồn dinh dưỡng cung cấp

cho các vi sinh vật trong vùng rễ phát triển.

Ngoài ra trong quá trình phát triển, bộ rễ của cây không ngừng mở rộng tạo làm thay đổi tính chất của đất, giúp cho oxy đi vào vùng rễ, điều này cũng góp phần gián tiếp giúp cho các vi sinh vật phát triển Có thể hiểu biện pháp này chính là việc sử dụng khéo léo mối quan hệ cộng sinh của vi sinh vật trong đất với cây Chính vì lẽ

đó mà biện pháp này chủ yếu sử dụng để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ như PCB, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,

V Ứng dụng của phytoremediation đối

với tác nhân gây ô nhiễm là kim loại

Các chất gây ô nhiễm kim loại bao gồm: Pb, Zn, Cu, As, Hg, Ag, Ni

Một số cây trồng có khả năng hấp thụ các kim loại này từ trong đất, nước hoặc ổn định hoặc loại bỏ chúng qua ba cơ chế: Phytoextraction,

Rhizofiltration, Phytostabilization.

Công nghệ Phytoextraction

• Phytoextraction (phytoaccumulation): Có

thể hiểu là hấp thụ thực vật, trong đó cơ

chế hoạt động được dựa vào việc sử dụng

thực vật bậc cao để hấp thụ các chất ô

nhiễm từ môi trường và tích luỹ chúng

trong các tế bào thân và lá cây.

Nickel được lấy ra từ đất bằng cách di

chuyển vào rễ cây, thân và lá

Công nghệ Rhizofiltration

Rhizofiltration: Là quá trình hấp phụ các

chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ hoặc là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm trong vùng rễ vào trong rễ Những quá trình này xảy ra nhờ quá trình hoá học hoặc quá trình sinh học

Biện pháp này phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, tính chất hoá học và lý học của chất ô nhiễm, loài thực vật … Nó đạt hiệu quả cao khi chất cần xử lý có khả năng tan tốt trong nước.

Công nghệ cố định chất ô nhiễm (Phytostabilization)

Phytostabilization: Được hiểu là biện pháp cố

định các chất ô nhiễm trong đất bằng cách hấp

phụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại

trong vùng rễ của cây đồng thời sử dụng hệ rễ

thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất ô

nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước,

thấm sâu và phân tán đất

Trong biện pháp này thì chúng ta hiểu rằng cây sẽ

không tích lũy chất ô nhiễm, không sử dụng chất

ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng mà đơn thuần chỉ

là cố định nó

VI Ưu điểm và nhược điểm

mùi hôi thối

• Có thể thu hồi các kim loại quý

•Chỉ thích hợp với các loại ô nhiễm ưa nước

•Tích lũy chất độc hại cho cây

•Chất độc có thể đi vào chuỗi thức ăn

•Tốc độ sinh trưởng của cây chậm nên cần thời gian dài

VII Một số loại thực vật có khả năng cải tạo môi trường

1 Cỏ vetiver

- Có tên khoa học là Vetiver zizanioides ở Việt Nam được

gọi là cỏ Hương Bài.

- Đặc tính sinh thái học:

+ Có thể thích ứng với nhiều loại địa hình, chịu hạn tốt + Mọc và phát triển lại rất nhanh sau khi bị ảnh hưởng của hạn hán, sương muối, nước mặn.

+ Chịu được ngưỡng biến động cao pH từ 3- 10,5

Chịu được biên độ nhiệt từ -14oC đến 60oC

+ Có khả năng sống trong môi trường ngập nước 45 ngày + Sống và phát triển tốt trong đất nghèo dinh dưỡng,

nhiễm phèn, ngập mặn, đất ô nhiễm kim loại nặng như:

Al, As, Cu, Pb, Hg, Ni,Zn.

+ Có mùi tinh dầu rất thơm tránh được phá hoại của gặm nhấm.

2 Thơm ổi

- Thơm ổi có tên khoa học là Lantana camara

- Đây là một loài cây dại có hoa đẹp và mùi

thơm như ổi chín

- Đây là loài thực vật có khả năng hấp thu kim

loại nặng gấp 100 lần bình thường và sinh

Trong môi trường chứa 2000 ppm Pb tích lũy gấp 969 lần

Trong môi trường chứa 4000 ppm Pb tích lũy gấp 4908 lần

3 Bèo tây

- Bèo tây có tên khoa học là Eichhornia

crassipes có nguồn gốc từ Nam Mỹ và du

nhập vào Việt Nam khoảng năm 1905.

- Đây là loài thực vật thủy sinh có rễ phát triển

khá tốt có thể dài đến 1m

Bèo tây có khả năng hấp thụ mạnh các chất

dinh dưỡng, các kim loại nặng đồng thời phân

giải và đồng hóa các chất bẩn trong nước

* Qua thực nghiệm nhiều nước đã chứng minh rằng 1ha mặt nước thả bèo tây trong vòng 24h có thể hấp thụ 34kg Na, 22kg Ca, 17kg P, 4kg

Mn, 2,1kg Phenol, 89g Hg, 104g Al, 297g NaOH,

Ngoài ra chúng còn có khả năng hút một lượng lớn kẽm và phân giả Cyanua

4 Cải xoong

- Cải xoong có tên khoa học là Thlaspi caerulescens thuộc dòng Hyperaccumulators là

một loài cây thân thảo sinh trưởng và phát triển rất nhanh.

- Năm 1865 khi những người nông dân tiếng hành phát quang đất để trồng trọt đã phát hiện trong thân cải Xoong có chứa một lượng lớn kẽm.

- Ở loài thực vật này có khả

năng lưu giữ trong thân một

lượng lớn các kim loại đồng

5 Dương xỉ

- Dương xỉ là một loài cổ thực vật có mặt cách đây hàng trăm triệu năm.

- Đây là loài thực vật phát triển rất tốt trong điều kiện tự nhiên và có khả năng hấp thu một lượng rất lớn các kim loại nặng như : Cu, As.

- Gần đây các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát hiện ra một loài dương xỉ qua kết quả phân tích cho thấy chúng có chứa đến 0,8%As cao gấp hàng trăm lần so với bình thường mà vẫn phát triển tốt.

Nghiên cứu còn cho thấy rằng trong vòng 1 năm dương xỉ có thể hấp thụ 10% As trong đất.

Tài liệu tham khảo

• Phytotechnology Technical and Regulatory Guidance Document

• Phytoremediation decision tree

• Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật – hướng tiếp cận và triển vọng, Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn

• Introduction to phytoremediation.

a-phytoremediation#.UVW9yhySKdE